机动车排放污染物检测方法分析

图１ 稳态工况法（ＡＳＭ）试验运转循环 上图运转循环可以看出，稳态工况法是在稳定工况下测量 出的汽油车尾气污染物含量。该方法只有稳定的匀速过程，加 载保持固定值。ＡＳＭ有两个等速工况段：一是ＡＳＭ５０２５工况，车 速为２５公里／小时，按车辆加速度为１．４７米／秒２时负荷的５０％对 该工况进行加载，故称为ＡＳＭ５０２５工况。二是ＡＳＭ２５４０工况，车 速为４０公里／小时，按车辆加速度为１．４７米／秒２（实际为１．１米／
图４ ＶＭＡＳ工况运转循环图
当ＶＭＡＳ采用与ＩＭ２４０相同的工况时，两者测试结果的相关性 非常好。１９９８年美国ＥＰＡ在纽约对ＶＭＡＳ的性能发起了一个与ＩＭ２４０ 对比的试验（Ｇｏｒｄｏｎ－Ｄａｒｂｙ试验），试验对８４６辆随机选取的车 做了ＶＭＡＳ／ＩＭ２４０同步测试。数据的相关性计算表明，一氧化碳 的Ｒ２＝０．９９３；碳氢化合物的Ｒ２＝０．９３；氮氧化合物的Ｒ２＝０．９９２。 表现出极好的相关性。
车型 方法 主要设备 滤纸式烟度 计或透射式 烟度计
优点
缺点
设备投资小，方法 简单，易操作，检 测时间短约１分钟
静态检测方法，不 能真实反应车辆动 态行驶时烟度排放 的情况
透射式烟度计 底盘测功机
动态检测方法，基 本可以真实反应车 辆动态行驶时烟度 排放的情况
投资较大，需要增 加底盘测功机，操 作略复杂，检测时 间较长
上图运转循环中包含了车辆的加档，减档，加速，减速， 怠速的全过程，是一种动态地模拟车辆在道路上行驶的过程， 测试期间平均车速１９ｋｍ／ｈ，有效检测时间１９５ｓ，循环理论行驶 距离１．０１３ｋｍ，简易瞬态工况法需要的主要检测设备有五组分尾 气分析仪，底盘测功机和流量分析仪。流量分析仪可以即时地 测量排放气体的流量，计算出每一秒的排放体积，然后根据排
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费用比较昂贵，日常运行维护比较复杂，单车检测时间较长， 而且对检测人员也有较高的技术要求。
放体积和五气分析仪测量出的排放浓度，来计算机动车每一种 排放污染物的总质量，单位为ｇ／ｋｍ。
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３、简易瞬态工况法（ＶＭＡＳ） 为了克服ＡＳＭ与ＦＴＰ相关性差、ＩＭ２４０虽与ＦＴＰ相关性好但费 用太高、不利于推广的困难，一种被称作ＶＭＡＳ的检测方法几年 前在美国出现。美国ＥＰＡ２００１年认可了纽约州使用的ＶＭＡＳ检测 方法（ＶｅｈｉｃｌｅＭａｓｓＡｎａｌｙｓｉｓＳｙｓｔｅｍ），其在底盘测功机上测试运 转循环如图
速法及简易工况法）》等强制性国家标准。其中压燃式发动机 汽车就是俗称的柴油车，点燃式发动机汽车就是俗称的汽油车。
二、简单对比 国标中明确规定摩托车和轻便摩托车采用怠速法测量尾气 排放，柴油车一般采用自由加速法或加载减速工况法检测烟气 排放，汽油车采用双怠速法或简易工况法检测尾气排放。下面 就柴油车和汽油车的不同检测方法做简单的比较和分析。
投资大，需要增加 底盘测功机（流量 计），操作复杂， 检测时间长（ＶＭＡＳ 检测低浓度时重复 性差）
来的《作业指导书》要先经过操作人员的实践认可，操作人员 可以就作业指导书的条件要求、标准要求等内容提出自己的看 法，向文件制定部门反馈，由他们进行修改；其次是当外部因 素发生变化时，要及时修订，例如当产品原材料、生产设备、 生产环境、生产标准的其中一部分或全部项目发生改变时，原 有的作业标准应该在第一时间里随之进行适应性改变。如某一 家印刷企业，原先已经获得《条码印刷资格》认证并制作了所 有现场操作《作业指导书》，当企业因需要又进行《食品用塑 料包装、容器、工具等制品生产许可》认证时，由于不同的认 证对产品工艺流程的要求不同（条码印刷资格认证侧重条码印
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机动车排放污染物检测方法分析
厦门市计量测试所 江涛
【摘要】本文对几种机动车排放污染物的检测方法进行比 较研究，分析其各自的优缺点，探讨适宜的方法，并结合实际， 提出自己的看法。
【关键词】国标；机动车；排放；污染物；方法；对比
一、背景资料 随着经济的迅速发展，我国居民收入水平提高，车辆价格 下滑，中国公路运输设施和城市基础设施建设投资的迅速增加， 以及政府鼓励汽车消费的政策的逐步实施，全国机动车保有量 越来越大，而机动车排放气逐渐成为大气污染物的主要来源之一。 目前机动车排放气体检测机构所执行的标准主要是ＧＡ４６８－２００４ 《机动车安全检验项目和方法》和ＧＢ７２５８－２００４《机动车运行安 全技术条件》，ＧＡ４６８－２００４《机动车安全检验项目和方法》６． ２．２条款明确规定了排气污染物测量的测量方法。ＧＢ７２５８－２００４ 《机动车运行安全技术条件》中１４．１的条款规定：机动车排气污 染物排放应符合相关标准的规定。 为治理大气污染，国家质检总局、环保总局联合颁布了ＧＢ ＧＢ１４６２１－２００２《摩托车和轻便摩托车排气污染物排放限值及测 量方法（怠速法）》，ＧＢ１９７５８－２００５《摩托车和轻便摩托车排 气烟度排放限值及测量方法》，ＧＢ３８４７－２００５《车用压燃式发动 机及压燃式汽车排放烟度排放限值及测量方法》和ＧＢ１８２８５－ ２００５《点燃式发动机汽车排放污染物排放限值及测量方法（双怠
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用分流式内置不透光测量的原理。 ５、双怠速法
双怠速检测方法相比较怠速检测法增加了一个高怠速点的排放 检测，其检测程序是：“发动机由怠速工况加速至０．７的额定转 速，维持６０秒后降至高怠速（即０．５的额定转速），将尾气分析 仪的取样探头插入并固定在排气管中（深度为４０ｃｍ）。发动机 在高怠速状态维持１５秒后开始读数，读取３０秒内的最高与最低 值，取平均值为怠速排放测量结果。然后发动机从高怠速状态 降至怠速状态，在怠速状态维持１５秒后开始读数，读取３０秒内 的最高值与最低值，其平均值为怠速排放测量结果。若发动机 有多个排气管，分别取各排气管高怠速和怠速排放测量结果的 平均值”。增加了高怠速点检测的双怠速试验虽然是一个过渡 性的检测方法，但它的存在完全有其必性的：一是增加了高怠 速点的检测后，对普通化油器式的车辆，扩大了污染物排放的 控制范围。用双怠速试验法进行尾气检测更能够有效地发现化 油器混合气供给系统中故障（如怠速油量孔是否磨损，空气量 孔是否堵塞，主供油孔是否磨损等等，同理更能在检测时帮助 发现人为作弊现象），从而督促人们进一步检查、维护与修理， 彻底恢复发动机良好工作状态。二是对于装有电喷和三元催化 装置的车辆，用高怠速点测得的ＣＯ、ＨＣ排放量和过量空气系数 λ值来综合分析与判断车辆的电控系统和催化装置是否工作正 常，及时发现污染物排放控制部件的问题，以彻底排除故障。
秒２左右）时负荷的２５％对该工况进行加载，故称为ＡＳＭ２５４０工 况。ＡＳＭ工况法需要五气分析仪和底盘测功机等设备。ＡＳＭ工况 法污染物分析仪器采用下列原理：ＣＯ、ＨＣ、ＮＯ和ＣＯ２采用不分光 红外法（ＮＤＩＲ），Ｏ２采用电化学法。排放结果以浓度百分数表示。
图２ ＡＳＭ稳态工况法系统构成图
２、瞬态工况法（ＩＭ２４０） 汽油车瞬态工况污染物排放检测系统由可以模拟加速惯量 和道路行驶阻力的底盘测功机、专用五气分析仪和气体流量分 析仪组成的采样分析系统、计算机控制系统组成。检测结果单 位为ｇ／ｋｍ，可测出汽油车尾气中氮氧化物含量，可实时分析车 辆在道路负荷工况下排气污染物的排放质量，对于全面评价车 辆的排放状况、估算机动车污染物排放总量及制定切实可行的 机动车污染控制规划具有重要意义。然而瞬态工况法全部运转 测试时间太长（约为１１８０秒），由于检测技术复杂，检测时间太 长，设备昂贵。 ＩＭ２４０工况法采用了美国联邦新车型式认证的测试规程（ＦＴＰ） 曲线的前３３３秒的两个峰，经修改缩短为２４０秒。测试设备的工作 原理同新车试验的基本要求一致。 底盘测功机因车辆要变负荷 变车速运行，故应配备多点载荷设定的功率吸收装置和惯性飞 轮组，以模拟道路行驶阻力和车辆加速惯量。 采样装置与分析 仪器与新车试验一致。采样系统为定容稀释取样（ＣＶＳ）。一氧 化碳用非分散型红外分析仪（ＮＤＩＲ），碳氢化合物用氢火焰离子 分析仪（ＦＩＤ），氮氧化物用化学发光分析仪（ＣＬＤ）。最后的测 试结果以克／公里表示。ＩＭ２４０的特点是测试结果与新车型式认 证的测试规程（ＦＴＰ）结果有很好的相关性。３种污染物的相关因 子可达到：一氧化碳为９１．８％；碳氢化合物为９４．７％；氮氧化物 为８４．３％。同时，ＩＭ２４０对３种污染物的测试结果相对于ＦＴＰ结果 的离散性很小，所以ＩＭ２４０的错判率很低。 但ＩＭ２４０工况法设备
Ａ）汽油车简易稳态工况法（ＡＳＭ） Ｂ）汽油车简易瞬态工况法（ＶＭＡＳ） Ｃ）柴油车加载减速法（ＬＵＧＤＯＷＮ）
三、工况法简介 １、稳态工况法（ＡＳＭ） 稳态工况在美国称为加速模拟工况（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ ，简称ＡＳＭ），该方法只有稳定的匀速过程，加载保持固 定值。ＡＳＭ工况法在底盘测功机上的测试运转循环由ＡＳＭ５０２５和 ＡＳＭ２５４０两个工况组成，其过程如图１所示：
汽油车怠速检测法的弊端 ａ）怠速法难以全面真实反映出汽车的排放状况。例如：一 些排放达到欧Ⅰ或欧Ⅱ的车辆行驶了仅两万多公里，在有负载 的工况法检测时表明其排放已超标，但怠速检测的ＣＯ和ＨＣ结果 却仍然很低，完全可以达标。甚至一些新车做排放匹配试验时， 也出现过怠速排放很好，工况法检测却达不到欧Ⅰ或欧Ⅱ标准 的现象。化油器车也有类似情况：工况法检测ＣＯ很高，超出了 新车标准，但怠速检测结果却正常。 ｂ）由于怠速法检测时，车辆基本是处于无负荷状态，而Ｎｏｘ 是汽车高温高负荷情况下的产物，因此怠速法检测时不能真实 反映Ｎｏｘ的排放。 用怠速法检测车辆排放时，对于化油器车（车主）易留下
刷质量标准，而ＱＳ认证侧重卫生方面的标准），因此，在进行 ＱＳ认证时，就必须对原有的《作业指导书》全部进行修订。
３、要强化对《作业指导书》的执行 要强化对《作业指导书》的执行，有效克服工人操作的随 意性。要建立严格的奖罚机制，并有专门的职能管理部门监督， 使产品无论是工厂内部的、还是工厂之间的分工与协作；无论 是老工人操作还是新工人操作，都能保证技术标准上的统一性， 即使出现空间和时间的阻断，仍能保持其标准和质量的连续性 和一致性。